RU2319789C2

RU2319789C2 - Method for treating surface with use of electric discharge

Info

Publication number: RU2319789C2
Application number: RU2006100292/02A
Authority: RU
Inventors: Акихиро ГОТО (JP); Акихиро ГОТО; Масао АКИЕСИ (JP); Масао АКИЕСИ; Кацухиро МАЦУО (JP); Кацухиро МАЦУО; Хироюки ОТИАИ (JP); Хироюки ОТИАИ; Мицутоси ВАТАНАБЕ (JP); Мицутоси ВАТАНАБЕ; Такаси ФУРУКАВА (JP); Такаси ФУРУКАВА
Original assignee: Мицубиси Денки Кабусики Кайся; Исикавадзима-Харима Хеви Индастриз Ко., Лтд
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2008-03-20
Also published as: CN1802453B; US8658005B2; TW200427540A; TWI253365B; EP1643008A4; CA2528739A1; WO2004111305A1; US7691454B2; CN1802453A; EP1643008A1; RU2006100292A; EP1643008B1; BRPI0411351A; US20060086617A1; CA2528739C; JP4170340B2; US20080185292A1; US7641945B2; JPWO2004111305A1; KR100768615B1

Abstract

FIELD: processes for treating surfaces by means of electric discharge.

SUBSTANCE: method is realized due to using pulse electric discharge between electrode and blank for creating on surface of blank coating of material of electrode or compound formed by reaction of electrode material at pulse electric discharge. Electrode is in the form of sintered non-sintered pressed piece formed of metallic powder or powder of metal mixture or powder of alloy with mean size of grains diameter 6 - 10 micrometers, and it includes metal with low capability for forming carbide, for example cobalt, nickel or iron. Coating is applied in the result pulse electric discharge with duration of electric current pulse in range 50 - 500 mcs and with peak value of electric current in range 2 - 30 A. It is possible to apply dense thick coating at strict correlation between grain diameter of powder material of electrode, peak value of electric current and pulse duration.

EFFECT: possibility for forming dense thick coating.

12 cl, 13 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к технологии обработки поверхности электрическим разрядом с использованием неспеченной прессовки, сформированной прессованием в пресс-форме порошка металла или смеси порошков металлов в качестве электрода, и импульсного электрического разряда, генерируемого между электродом и заготовкой.The present invention relates to a surface treatment technology by electric discharge using a green compact formed by pressing in a mold a metal powder or a mixture of metal powders as an electrode, and a pulsed electric discharge generated between the electrode and the workpiece.

Уровень техникиState of the art

В технологии обработки поверхности для формирования покрытия на заготовке посредством импульсного электрического разряда с использованием электрода, который представляет собой неспеченную прессовку, полученную в результате прессования в пресс-форме порошкового материала, формование тонкого твердого покрытия, содержащего керамику в качестве основной составляющей, осуществляют при температуре, близкой к нормальной (см., например, описание к патенту WO 99/58744 - далее [1]).In the surface treatment technology for forming a coating on a workpiece by means of a pulsed electric discharge using an electrode, which is an unsintered compact obtained by pressing powder material in a mold, the formation of a thin hard coating containing ceramics as the main component is carried out at a temperature close to normal (see, for example, the description of the patent WO 99/58744 - hereinafter [1]).

В технологии, раскрытой в описании к этому патенту, твердое керамическое покрытие формируют на поверхности заготовки путем управления подачей материала электрода в результате действия электрического разряда при поддержании определенной степени твердости электрода и достаточной степени плавления подаваемого материала. Однако толщина покрытия, которая может быть сформирована с помощью такого способа, ограничена тонким слоем порядка 10 мкм.In the technology disclosed in the description of this patent, a hard ceramic coating is formed on the surface of the workpiece by controlling the supply of electrode material as a result of electric discharge while maintaining a certain degree of hardness of the electrode and a sufficient degree of melting of the feed material. However, the thickness of the coating that can be formed using this method is limited to a thin layer of the order of 10 μm.

Примеры технологии формирования толстой пленки с использованием обработки поверхности электрическим разрядом включают технологию формирования покрытия, содержащего карбид в качестве основной составляющей, на поверхности алюминия (см., например, выложенную заявку на японский патент № Н7-70761 - далее [2]), технологию для формирования покрытия, содержащего карбид в качестве основной составляющей (см., например, выложенную заявку на японский патент № Н7-197275 - далее [3]), и технологию формирования толстой пленки, имеющей толщину порядка 100 мкм, путем увеличения длительности импульса электрического разряда до величины приблизительно 32 мкс (см., например, выложенную заявку на японский патент № H11-827 - далее [4]).Examples of the technology for forming a thick film using surface treatment by electric discharge include the technology of forming a coating containing carbide as the main component on the surface of aluminum (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H7-70761 - hereinafter [2]), a technology for forming a coating containing carbide as the main component (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H7-197275 - hereinafter [3]), and a technology for forming a thick film having a thickness of the order of 100 μm, put m increasing the pulse duration of the electric discharge to a value of about 32 microseconds (see, for example, Laid-Open Japanese Patent Application № H11-827 -. more [4]).

Однако во всех технологиях, раскрытых в приведенных выше документах, хотя и формируется толстая пленка, основной составляющей толстой пленки является карбид. Другими словами, в соответствии с указанными выше технологиями нельзя сформировать плотную толстую пленку. Поэтому, в технологиях, раскрытых в документах [2] и [3], необходимо выполнять процесс повторной плавки с использованием электрода с меньшим износом после формования пористой толстой пленки.However, in all the technologies disclosed in the above documents, although a thick film is formed, the main component of the thick film is carbide. In other words, in accordance with the above technologies, it is not possible to form a dense thick film. Therefore, in the technologies disclosed in documents [2] and [3], it is necessary to carry out the re-melting process using an electrode with less wear after forming a porous thick film.

Например, в технологии, раскрытой в документе [3], даже при последовательно сформированном покрытии, которое, на первый взгляд, выглядит плотным, в результате его полной проверки сказывается, что это покрытие является пористым. В технологии по заявке [4] толстая пленка также может быть сформирована в случае использования для формирования покрытия электрода из гидрида. Однако это покрытие является плотным только возле поверхности заготовки, где материал заготовки и материал покрытия плавятся. Часть А сформированного толстого покрытия, как показано на фиг.13, остается пористой.For example, in the technology disclosed in the document [3], even with a sequentially formed coating, which, at first glance, looks dense, as a result of its complete verification, this coating is porous. In the technology of [4], a thick film can also be formed if a hydride electrode is used to form a coating. However, this coating is dense only near the surface of the workpiece, where the workpiece material and coating material melt. Part A of the formed thick coating, as shown in FIG. 13, remains porous.

В последние годы возникла потребность в получении плотного и относительно толстого покрытия (в основном толстая пленка с толщиной приблизительно 100 мкм или больше), например, в таких вариантах применения, в которых требуется обеспечить прочность и свойство смазки в условиях высокой температуры. Примеры технологии для формирования толстого покрытия включают сварку для нанесения в результате сварки материала сварочного стержня на заготовку с использованием электрического разряда между заготовкой и сварочным стержнем (сварка с наплавкой) и термическое напыление, предназначенное для напыления расплавленного металлического материала на заготовку.In recent years, there has been a need for a dense and relatively thick coating (generally a thick film with a thickness of about 100 μm or more), for example, in such applications where it is necessary to ensure the strength and property of the lubricant under high temperature conditions. Examples of technologies for forming a thick coating include welding for applying a welding rod material to a workpiece by welding using an electric discharge between the workpiece and the welding rod (welding with welding) and thermal spraying designed to spray molten metal material onto the workpiece.

Однако поскольку для обоих этих способов необходимы операции, выполняемые вручную и требующие высокой квалификации, трудно внедрить такие операции в обработку в производственной линии, что приводит к нежелательному повышению стоимости. В частности, когда сварку, которая представляет собой способ, при котором тепло интенсивно поступает в заготовку, используют для нанесения покрытия на тонкий или хрупкий материал, такой как однонаправленно-затвердевший сплав, сплав монокристаллического типа и направленно-управляемый сплав, при сварке часто происходит растрескивание сварного шва, что существенно снижает выход готовых изделий.However, since both of these methods require manual operations that require high skill, it is difficult to incorporate such operations into processing in a production line, which leads to an undesirable cost increase. In particular, when welding, which is a method in which heat is intensively supplied to a workpiece, is used to coat a thin or brittle material, such as a unidirectionally solidified alloy, a single-crystal type alloy and a directionally controlled alloy, cracking often occurs weld, which significantly reduces the yield of finished products.

Поэтому существует насущная потребность в разработке технологии для формирования толстой пленки, обладающей свойствами прочности и смазки в условиях высокой температуры, с использованием технологии обработки поверхности электрическим разрядом, которая позволяла бы выполнять операции в производственной линии с максимально возможной степенью, исключая операции, выполняемые вручную, и при которой предотвращается интенсивная подача тепла в заготовку.Therefore, there is an urgent need to develop technology for the formation of a thick film with the properties of strength and lubrication under high temperature conditions, using the technology of surface treatment by electric discharge, which would allow to carry out operations in the production line with the greatest possible degree, excluding manual operations, and in which intensive heat supply to the workpiece is prevented.

Настоящее изобретение было разработано с учетом отмеченных обстоятельств, и задачей настоящего изобретения является разработка способа обработки поверхности электрическим разрядом, предназначенного для формирования плотной толстой пленки на заготовке без использования таких технологий, как сварка и термическое напыление.The present invention was developed taking into account the noted circumstances, and the present invention is to develop a method of surface treatment by electric discharge, designed to form a thick thick film on the workpiece without the use of technologies such as welding and thermal spraying.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Способ обработки поверхности электрическим разрядом в соответствии с настоящим изобретением представляет собой способ, в котором толстое покрытие на поверхности заготовки формируют под действием энергии импульсного электрического разряда, генерируемого между электродом и заготовкой в рабочей жидкости или на воздухе. Электрод представляет собой неспеченную прессовку, полученную в результате формования прессованием в пресс-форме порошка металла или смеси порошков металлов. Покрытие формируют с использованием материала, составляющего электрод, или вещества, образующегося в результате реакции материала под действием энергии импульсного электрического разряда. В способе обработки поверхности электрическим разрядом выполняют наращивание слоя материала, содержащего металл в качестве основного составляющего, с использованием электрода, полученного в результате смешивания и формования прессованием в пресс-форме порошка металла или смеси порошков металлов и имеющего средний диаметр зерна от 6 до 10 мкм, при рабочих условиях, когда длительность импульса составляет от 50 до 500 мкс, а пиковое значение тока составляет 30 А или меньше.The method of surface treatment by electric discharge in accordance with the present invention is a method in which a thick coating on the surface of the workpiece is formed by the energy of a pulsed electric discharge generated between the electrode and the workpiece in a working fluid or in air. The electrode is an unsintered compact obtained by molding by compression molding a metal powder or a mixture of metal powders. The coating is formed using the material constituting the electrode, or a substance formed as a result of the reaction of the material under the action of the energy of a pulsed electric discharge. In the method of surface treatment by electric discharge, a layer of a material containing metal as the main component is built up using an electrode obtained by mixing and molding by compression molding a metal powder or a mixture of metal powders and having an average grain diameter of 6 to 10 μm, under operating conditions, when the pulse duration is from 50 to 500 μs, and the peak current value is 30 A or less.

В результате исследований было определено, что при формовании плотного толстого покрытия с использованием обработки поверхности электрическим разрядом существует строгая корреляция между диаметром зерна порошка материала электрода, из которого сформирован электрод, пиковым значением тока и длительностью импульса.As a result of the studies, it was determined that when forming a dense thick coating using surface treatment by electric discharge, there is a strict correlation between the grain diameter of the powder of the electrode material from which the electrode is formed, the peak current value and the pulse duration.

В соответствии с настоящим изобретением становится возможным формирование плотного толстого покрытия путем обработки поверхности электрическим разрядом в соответствующих условиях, которые соответствуют среднему диаметру зерна материала, из которого сформирован электрод.In accordance with the present invention, it becomes possible to form a dense thick coating by treating the surface with an electric discharge under appropriate conditions that correspond to the average grain diameter of the material from which the electrode is formed.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 показана схема, иллюстрирующая способ изготовления электрода для обработки поверхности электрическим разрядом, в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения;1 is a diagram illustrating a method of manufacturing an electrode for surface treatment by electric discharge, in accordance with a first embodiment of the present invention;

на фиг.2 показан характерный график состояния, в котором изменение легкости получения толстой пленки представлено в зависимости от содержания Со в электроде;figure 2 shows a typical state diagram in which a change in the ease of obtaining a thick film is presented depending on the content of Co in the electrode;

на фиг.3А - характерный график колебаний напряжения при выполнении обработки поверхности электрическим разрядом;on figa is a typical graph of voltage fluctuations when performing surface treatment by electrical discharge;

на фиг.3В - характерный график колебаний тока в соответствии с колебаниями напряжения по фиг.3А;on figv is a typical graph of current fluctuations in accordance with the voltage fluctuations in figa;

на фиг.4 - характерный график формирования покрытия в зависимости от времени обработки, когда электрод не содержит материал, наименее подходящий для образования карбида;figure 4 is a typical graph of the formation of the coating depending on the processing time, when the electrode does not contain the material least suitable for the formation of carbide;

на фиг.5 представлена фотография покрытия, сформированного при содержании в электроде 70 об.% Со;figure 5 presents a photograph of the coating formed when the content in the electrode of 70 vol.% Co;

на фиг.6 показана схема, иллюстрирующая способ изготовления электрода в соответствии с третьим вариантом выполнения настоящего изобретения;6 is a diagram illustrating a method for manufacturing an electrode in accordance with a third embodiment of the present invention;

на фиг.7А - схема, иллюстрирующая обычный способ измерения электрического сопротивления электрода;7A is a diagram illustrating a conventional method for measuring the electrical resistance of an electrode;

на фиг.7В - схема, иллюстрирующая более удобный способ измерения электрического сопротивления электрода;on figv is a diagram illustrating a more convenient method of measuring the electrical resistance of the electrode;

на фиг.8 - характерный график зависимости между температурой нагрева и электрическим сопротивлением;on Fig is a typical graph of the relationship between the heating temperature and electrical resistance;

на фиг.9 - схема состояния, в котором выполняют обработку поверхности электрическим разрядом в рабочей жидкости;Fig.9 is a state diagram in which surface treatment is performed by an electric discharge in a working fluid;

на фиг.10 - фотография сформированного покрытия;figure 10 is a photograph of the formed coating;

на фиг.11 - схема, иллюстрирующая способ изготовления электрода;11 is a diagram illustrating a method of manufacturing an electrode;

на фиг.12 представлена таблица результатов, полученных путем формирования покрытия при изменении среднего диаметра зерна в материале электрода и длительности импульса;on Fig presents a table of results obtained by forming a coating when changing the average diameter of the grain in the electrode material and the pulse duration;

на фиг.13 показана микрофотография покрытия, сформированного с использованием обычного электрода.13 is a micrograph of a coating formed using a conventional electrode.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Примеры вариантов выполнения настоящего изобретения подробно поясняются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Настоящее изобретение не ограничивается следующим описанием и может быть соответствующим образом модифицировано без выхода за пределы объема настоящего изобретения. Кроме того, на прилагаемых чертежах масштаб каждого элемента может быть представлен по-разному для облегчения понимания.Examples of embodiments of the present invention are explained in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the following description and may be accordingly modified without departing from the scope of the present invention. In addition, in the accompanying drawings, the scale of each element may be presented in different ways to facilitate understanding.

Первый вариант выполненияFirst embodiment

При обычной обработке поверхности электрическим разрядом материал электрода, такой как титан (Ti), химически реагирует в масле под действием электрического разряда для формирования твердого карбидного покрытия, такого как карбид титана (TiC). Поэтому электрод, используемый для обработки поверхности электрическим разрядом, включает большое количество материала, легко образующего карбид.In a conventional electric discharge surface treatment, an electrode material such as titanium (Ti) reacts chemically in oil under the influence of an electric discharge to form a hard carbide coating such as titanium carbide (TiC). Therefore, the electrode used to treat the surface by electric discharge includes a large amount of material that easily forms carbide.

В результате, например, когда обработку поверхности электрическим разрядом применяют для обработки стали, по мере того, как проходит обработка поверхности электрическим разрядом, материал на поверхности заготовки меняется, переходя из стали в TiC, который представляет собой керамику. Соответственно изменяются такие характеристики, как теплопроводность и точка плавления.As a result, for example, when surface treatment by electric discharge is used to process steel, as surface treatment by electric discharge proceeds, the material on the surface of the workpiece changes, passing from steel to TiC, which is ceramic. Accordingly, characteristics such as thermal conductivity and melting point change.

В результате экспериментов было определено, что при использовании такой технологии образования покрытия путем добавления материала, который менее вероятно формирует карбид, в качестве составляющего материала электрода возможно сформировать покрытие, содержащее металл как основной составляющий элемент, и сформировать толстое покрытие. Это происходит в результате того, что добавление материала, который менее вероятно подвержен формированию карбида, в состав электрода увеличивает количество материала, который остается в покрытии в металлическом состоянии и не становится карбидом. Это имеет большое значение при формовании толстого покрытия.As a result of the experiments, it was determined that using such a coating technology by adding a material that is less likely to form carbide, it is possible to form a coating containing the metal as the main constituent element as a constituent electrode material and form a thick coating. This is due to the fact that the addition of a material that is less likely to form carbide into the electrode composition increases the amount of material that remains in the coating in a metallic state and does not become carbide. This is of great importance when forming a thick coating.

Процесс изготовления электрода для обработки поверхности электрическим разрядом поясняется со ссылкой на фиг.1. На фиг.1 показана схема, иллюстрирующая способ изготовления электрода для обработки поверхности электрическим разрядом (ниже называется просто электродом) в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения. Вначале порошок 1 хрома (Cr), материала, который легко формирует карбид, и порошок 2 кобальта (Со), материала, который менее вероятно формирует карбид, смешивают в заданном соотношении (например, Cr: 25 мас.%, Со: 75 мас.%).The manufacturing process of the electrode for surface treatment by electrical discharge is explained with reference to figure 1. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing an electrode for treating a surface by electric discharge (hereinafter, referred to simply as an electrode) in accordance with a first embodiment of the present invention. First, chromium powder (Cr) 1, a material that easily forms carbide, and cobalt (Co) powder 2, a material that is less likely to form carbide, are mixed in a predetermined ratio (for example, Cr: 25 wt.%, Co: 75 wt. %).

Смесь порошка 1 Cr и порошка 2 Со помещают в пространство, ограниченное верхним пуансоном 3 формы, нижним пуансоном 4 формы и матрицей 5 формы. Затем смесь порошка формуют прессованием в этой пресс-форме под действием верхнего пуансона 3 и нижнего пуансона 4 для получения неспеченной прессовки с заданной формой. При обработке поверхности электрическим разрядом такую неспеченную прессовку используют в качестве электрода. Следует отметить, что в первом варианте выполнения порошок 1 Cr и порошок 2 Со имеют средний диаметр зерна порядка от 6 до 10 мкм.A mixture of 1 Cr powder and 2 Co powder is placed in the space bounded by the upper mold 3, the lower mold 4 and the mold 5. Then, the powder mixture is formed by compression in this mold under the action of the upper punch 3 and the lower punch 4 to obtain a green mold with a given shape. When treating a surface with an electric discharge, such an unsintered compact is used as an electrode. It should be noted that in the first embodiment, the 1 Cr powder and 2 Co powder have an average grain diameter of the order of 6 to 10 μm.

Восковую массу, например парафин, смешивают со смесью порошков, что облегчает передачу давления внутрь смеси порошков при формовании прессованием и позволяет улучшить формуемость смеси порошков. Однако если большое количество воска остается в электроде, электрическое сопротивление электрода повышается, поскольку воск представляет собой электроизолирующее вещество, что снижает электроразрядную способность.A wax mass, for example paraffin, is mixed with a mixture of powders, which facilitates the transfer of pressure into the mixture of powders during compression molding and improves the formability of the powder mixture. However, if a large amount of wax remains in the electrode, the electrical resistance of the electrode increases, since the wax is an electrically insulating substance, which reduces the electric discharge capacity.

Таким образом, когда воск подмешивают к смеси порошков, предпочтительно удалять этот воск. Воск можно удалить путем помещения электрода в виде неспеченной прессовки в вакуумную печь и с последующим нагревом неспеченной прессовки. Кроме того, в результате нагрева электрода из неспеченной прессовки получают другие эффекты. Например, можно уменьшить электрическое сопротивление электрода и увеличить его прочность. Поэтому, даже когда воск не добавляют в смесь, имеет смысл проводить нагрев после формования прессованием.Thus, when the wax is mixed with a mixture of powders, it is preferable to remove this wax. Wax can be removed by placing the electrode in the form of a green furnace in a vacuum oven and then heating the green furnace. In addition, other effects are obtained by heating the electrode from the green compact. For example, you can reduce the electrical resistance of the electrode and increase its strength. Therefore, even when wax is not added to the mixture, it makes sense to heat after compression molding.

В частности, обработку поверхности электрическим разрядом для формирования покрытия выполняли с использованием электрода, изготовленного описанным выше способом. В качестве параметров импульса электрического разряда пиковую величину тока ie установили равной 10 А, длительность электрического разряда (длительность импульса электрического разряда) te установили равной 64 мкс, а время ожидания установили равным 128 мкс. Было определено, что при формовании плотной толстой пленки в ходе обработки поверхности электрическим разрядом, диаметр зерна порошка, из которого сформирован электрод, пиковое значение тока и длительность импульса имеют строгую взаимозависимость. Эта взаимозависимость описана ниже.In particular, surface treatment with an electric discharge to form a coating was performed using an electrode made as described above. As the parameters of the electric discharge pulse, the peak current value ie was set to 10 A, the duration of the electric discharge (pulse duration of the electric discharge) te was set to 64 μs, and the standby time was set to 128 μs. It was determined that when forming a thick thick film during surface treatment by electric discharge, the grain diameter of the powder from which the electrode is formed, the peak current value and the pulse duration have a strict interdependence. This interdependence is described below.

Когда обработку поверхности электрическим разрядом выполняют с использованием электрода, сформированного из порошка, имеющего определенный средний диаметр зерна, в соответствии с параметрами электрической обработки и с соответствующей длительностью импульса можно сформировать плотную толстую пленку. Однако когда длительность импульса короче или длиннее соответствующего диапазона, формируется пористое покрытие. Кроме того, при малой длительности импульса хотя и происходит осаждение материала электрода на заготовку, осажденный материал электрода не обладает прочностью для получения шероховатого покрытия.When surface treatment by electric discharge is performed using an electrode formed of a powder having a certain average grain diameter, a dense thick film can be formed in accordance with the parameters of the electric processing and the corresponding pulse duration. However, when the pulse duration is shorter or longer than the corresponding range, a porous coating is formed. In addition, with a short pulse duration, although the electrode material is deposited on the workpiece, the deposited electrode material does not have the strength to produce a rough coating.

Считается, что это происходит из-за того, что при уменьшении длительности импульса во время обработки поверхности электрическим разрядом энергия электрического разряда становится недостаточной и не позволяет расплавить порошок с таким диаметром зерна, в результате чего покрытие становится пористым. Считается, что это явление также возникает из-за того, что при увеличении длительности импульса во время обработки поверхности электрическим разрядом энергия электрического разряда становится излишней, что приводит к существенному разрушению электрода и подаче большого количества порошка между полюсами, то есть между электродом и заготовкой, что затрудняет полное плавление порошка под действием импульса электрического разряда.It is believed that this is due to the fact that when the pulse duration decreases during surface treatment by electric discharge, the electric discharge energy becomes insufficient and does not allow melt powder with such a grain diameter, as a result of which the coating becomes porous. It is believed that this phenomenon also occurs due to the fact that when the pulse duration increases during surface treatment by electric discharge, the electric discharge energy becomes excessive, which leads to a significant destruction of the electrode and the supply of a large amount of powder between the poles, i.e. between the electrode and the workpiece, which makes it difficult to completely melt the powder under the influence of an electric discharge pulse.

Следует отметить, что в результате экспериментов было также определено, что диапазон соответствующей длительности импульса в некоторой степени изменяется в соответствии с пиковым значением тока и увеличивается по мере увеличения диаметра зерен порошка материала электрода.It should be noted that as a result of the experiments, it was also determined that the range of the corresponding pulse duration to some extent changes in accordance with the peak current value and increases with increasing grain diameter of the electrode material powder.

Когда используют условия с определенной длительностью импульса в качестве параметра импульсного электрического разряда, обеспечивается возможность формирования плотного покрытия при обработке поверхности электрическим разрядом с использованием электрода, сформированного из порошка с диаметром зерна в диапазоне, соответствующим длительности импульса. Однако даже при определенной длительности импульса в процессе обработки поверхности электрическим разрядом с использованием электрода, сформированного из порошка с большим или меньшим диаметром зерна, определенного диапазона диаметров, сформированное покрытие получается пористым. Когда обработку поверхности электрическим разрядом выполняют с использованием электрода, сформированного из порошка с большим диаметром зерна, хотя материал электрода оседает на заготовке, такой материал электрода не обладает достаточной прочностью для получения шероховатого покрытия.When using conditions with a specific pulse duration as a parameter of a pulsed electric discharge, it is possible to form a dense coating when treating a surface with an electric discharge using an electrode formed of a powder with a grain diameter in the range corresponding to the pulse duration. However, even with a certain pulse duration during surface treatment by electric discharge using an electrode formed from a powder with a larger or smaller grain diameter, a certain range of diameters, the formed coating is porous. When surface treatment by electric discharge is performed using an electrode formed of a powder with a large grain diameter, although the electrode material settles on the workpiece, such an electrode material does not have sufficient strength to obtain a rough coating.

Следует отметить, что на взаимозависимость между порошком, из которого сформирован электрод, и длительностью импульса влияет твердость электрода, которая определяется температурой нагрева и т.п. электрода. Чем выше твердость электрода, тем больше должна быть длительность импульса, подходящего для обработки поверхности электрическим разрядом. Чем ниже твердость электрода, тем короче должна быть длительность импульса, подходящего для обработки поверхности электрическим разрядом. Корреляция между твердостью электрода и формированием покрытия была определена экспериментально.It should be noted that the interdependence between the powder from which the electrode is formed and the pulse duration is affected by the hardness of the electrode, which is determined by the heating temperature, etc. electrode. The higher the hardness of the electrode, the longer should be the pulse duration suitable for surface treatment by electrical discharge. The lower the hardness of the electrode, the shorter should be the pulse duration suitable for surface treatment by electrical discharge. The correlation between the hardness of the electrode and the formation of the coating was determined experimentally.

Что касается пиковой величины тока электрического импульса, то чрезвычайно малая пиковая величина тока приводит к разрыву импульса электрического разряда и не позволяет расплавить порошок материала электрода. Однако когда пиковая величина тока равна или меньше 30 А, возможно формирование удовлетворительного покрытия, при соответствующей длительности импульса.As for the peak value of the current of the electric pulse, the extremely small peak value of the current leads to a rupture of the pulse of the electric discharge and does not allow melt powder of the electrode material. However, when the peak value of the current is equal to or less than 30 A, a satisfactory coating is possible, with an appropriate pulse duration.

В соответствии с проведенными экспериментами пиковая величина тока, равная 2 А или больше, требуется для предотвращения разрыва импульса. С другой стороны, когда пиковая величина тока превышает 30 А, электрод повреждается ударной волной, вызываемой энергией импульса электрического разряда, и происходит местное разрушение с подачей избыточного материала порошка на заготовку. В результате также получается пористое покрытие.In accordance with the experiments, a peak current value of 2 A or more is required to prevent pulse bursting. On the other hand, when the peak value of the current exceeds 30 A, the electrode is damaged by the shock wave caused by the energy of the electric discharge pulse, and local destruction occurs with the supply of excess powder material to the workpiece. The result is also a porous coating.

В соответствии с первым вариантом выполнения плотная толстая пленка была успешно сформирована с использованием электрода, сформированного из порошка 1 Cr и порошка 2 Со, имеющего диаметр зерен приблизительно от 6 до 10 мкм, при подаче импульса электрического разряда длительностью от 5 до 500 мкс. Таким образом, возможно формирование плотного толстого покрытия, имеющего достаточную прочность, даже в условиях высокой температуры путем выполнения обработки (обработки поверхности электрическим разрядом) при рабочих условиях (параметрах импульса электрического разряда), наиболее подходящих для диаметра зерен порошка, из которого сформирован электрод.According to a first embodiment, a dense thick film was successfully formed using an electrode formed of 1 Cr powder and 2 Co powder having a grain diameter of from about 6 to 10 μm, while applying an electrical discharge pulse of 5 to 500 μs duration. Thus, it is possible to form a dense thick coating having sufficient strength, even at high temperatures, by performing processing (surface treatment by electric discharge) under operating conditions (pulse parameters of the electric discharge) most suitable for the grain diameter of the powder from which the electrode is formed.

Среди веществ-металлов Cr представляет собой материал, который образует оксид при высокой температуре и проявляет свойство смазки. Поэтому возможно формирование толстой пленки, обладающей свойствами смазки в условиях высокой температуры, путем обработки поверхности электрическим разрядом с использованием электрода, содержащего Cr.Among the metal substances, Cr is a material that forms an oxide at high temperature and exhibits a lubricating property. Therefore, it is possible to form a thick film having the properties of a lubricant under high temperature conditions by treating the surface with an electric discharge using an electrode containing Cr.

Таким образом, возможно формирование толстого покрытия, обладающего свойствами прочности и смазки в условиях высокой температуры, с использованием технологии для обработки поверхности электрическим разрядом, которая позволяет выполнить операции в производственной линии в максимально возможной степени исключая, таким образом, выполняемые вручную операции и предотвращая интенсивную подачу тепла в заготовку.Thus, it is possible to form a thick coating with the properties of strength and lubrication under high temperature conditions, using the technology for surface treatment by electric discharge, which allows you to perform operations in the production line to the maximum extent possible, thus eliminating manual operations and preventing intensive feeding heat to the workpiece.

Следует отметить, что термин "плотный" в выражении "плотное толстое покрытие" означает состояние, в котором покрытие нельзя легко соскоблить, даже при шлифовке (хотя, естественно, небольшую часть покрытия удаляют во время шлифовки), и приобретает металлический блеск во время полировки.It should be noted that the term “dense” in the expression “dense thick coating” means a state in which the coating cannot be easily scraped off, even when grinding (although, naturally, a small part of the coating is removed during grinding) and acquires a metallic luster during polishing.

Кроме того, обработка поверхности электрическим разрядом может быть выполнена в рабочей жидкости или в воздухе.In addition, surface treatment by electric discharge can be performed in a working fluid or in air.

Второй вариант выполненияSecond embodiment

На фиг.2 показано состояние, в котором при выполнении обработки поверхности электрическим разрядом с использованием электрода, изготовленного путем прессования и нагрева из смеси порошков Cr₃С₂ (карбид хрома: диаметр зерна 3 мкм) и Со (кобальт: диаметр зерна 2 мкм), изменяется легкость формирования толстой пленки в зависимости от содержания Со.Figure 2 shows a state in which when performing surface treatment by an electric discharge using an electrode made by pressing and heating from a mixture of powders Cr ₃ C ₂ (chromium carbide: grain diameter 3 μm) and Co (cobalt: grain diameter 2 μm) , changes the ease of formation of a thick film depending on the content of Co.

Основной материал электрода составляет Cr₃С₂. Содержание Со, который представляет собой материал, с меньшей вероятностью формирующий карбид, составляет 40 об.% или больше, и температура нагрева после формования прессованием смеси порошка составляет приблизительно 900°С.The main material of the electrode is Cr ₃ C ₂ . The content of Co, which is a material less likely to form carbide, is 40 vol.% Or more, and the heating temperature after compression molding the powder mixture is approximately 900 ° C.

Обработку поверхности электрическим разрядом выполняли с использованием электрода из неспеченной прессовки (имеющего площадь 15 × 15 мм), изготовленного при следующих условиях формирования покрытия. На фиг.3А и 3В представлены примеры условий электрического импульсного разряда при выполнении обработки поверхности электрическим разрядом. На фиг.3А представлена форма колебаний напряжения между электродом и заготовкой во время электрического разряда, а на фиг.3В представлена форма колебаний тока, протекающего во время электрического разряда. Как показано на фиг.3А, напряжение без нагрузки ui прикладывают между обоими полюсами в момент времени t0. Электрический ток начинает протекать между полюсами в момент времени t1 после того, как пройдет время запаздывания разряда td и начнется электрический разряд. Напряжение в этот момент времени составляет напряжение разряда ue, и электрический ток, протекающий в этот момент времени, составляет пиковое значение тока разряда ie. Затем, когда подачу напряжения между обоими полюсами прекращают в момент времени t2, электрический ток прекращается.Surface treatment by electric discharge was performed using an electrode from a green compact (having an area of 15 × 15 mm) made under the following coating formation conditions. On figa and 3B presents examples of the conditions of an electric pulse discharge when performing surface treatment by electric discharge. On figa presents the form of voltage fluctuations between the electrode and the workpiece during an electric discharge, and on figv presents the form of oscillations of the current flowing during an electric discharge. As shown in FIG. 3A, a no-load voltage ui is applied between both poles at time t0. An electric current begins to flow between the poles at time t1 after the discharge delay time td has passed and the electric discharge begins. The voltage at this point in time is the discharge voltage ue, and the electric current flowing at this point in time is the peak value of the discharge current ie. Then, when the voltage supply between the two poles is stopped at time t2, the electric current is stopped.

Интервал времени между t1 и t2 обозначает длительность импульса te. Напряжение с формой колебаний напряжения между моментами времени t0 и t2 прикладывают между обоими полюсами повторно через промежутки времени запаздывания t0. Другими словами, между электродом и заготовкой создают импульсное напряжение, такое, как показано на фиг.3А.The time interval between t1 and t2 indicates the pulse width te. A voltage with the form of voltage fluctuations between time instants t0 and t2 is applied between both poles repeatedly at time intervals t0. In other words, a pulse voltage is created between the electrode and the workpiece, such as that shown in FIG. 3A.

Во втором варианте выполнения в качестве параметров импульса электрического разряда устанавливают пиковое значение тока ie, равное 10 А, длительность электрического разряда (длительность импульса электрического разряда) te устанавливают равной 64 мкс, и время задержки устанавливают равным 128 мкс. Следует отметить, что время обработки составляет 15 мин.In the second embodiment, the peak current value ie, equal to 10 A, is set as the pulse parameters of the electric discharge, the duration of the electric discharge (pulse duration of the electric discharge) te is set to 64 μs, and the delay time is set to 128 μs. It should be noted that the processing time is 15 minutes

Как показано на фиг.2, когда содержание Со в электроде равно 0%, то есть когда содержание Cr₃С₂ в электроде составляет 100%, может быть сформировано покрытие, предельная толщина которого составляет приблизительно 10 мкм. Это покрытие состоит из материала, содержащего Cr₃С₂ в качестве основного составляющего и основного материала.As shown in FIG. 2, when the Co content in the electrode is 0%, that is, when the Cr ₃ C ₂ content in the electrode is 100%, a coating can be formed whose ultimate thickness is approximately 10 μm. This coating consists of a material containing Cr ₃ C ₂ as the main component and the main material.

На фиг.4 представлено формирование покрытия в зависимости от времени обработки, когда электрод не содержит материал, с низкой способностью образования карбида. Как показано на фиг.4, в исходный период обработки поверхности электрическим разрядом покрытие растет с течением времени, и толщина покрытия переходит в состояние насыщения через некоторое время (приблизительно 5 мин/см²).Figure 4 shows the formation of the coating depending on the processing time, when the electrode does not contain material, with a low ability to form carbide. As shown in figure 4, in the initial period of surface treatment by electric discharge, the coating grows over time, and the thickness of the coating becomes saturated after some time (approximately 5 min / cm ² ).

После этого покрытие больше не растет в течение некоторого времени. Когда обработку поверхности электрическим разрядом продолжают более чем некоторое определенное время (приблизительно 20 мин/см²), толщина покрытия начинает уменьшаться. Наконец, толщина покрытия становится отрицательной, то есть заготовка вытравливается. Однако покрытие при этом все еще присутствует на поверхности, даже в состоянии вытравливания, и толщина его составляет приблизительно 10 мкм. Это значение приблизительно равно толщине покрытия, сформированного в подходящее время.After this, the coating no longer grows for some time. When the surface treatment by electric discharge is continued for more than a certain time (approximately 20 min / cm ² ), the thickness of the coating begins to decrease. Finally, the thickness of the coating becomes negative, that is, the workpiece is etched. However, the coating is still present on the surface, even in the etching state, and its thickness is approximately 10 μm. This value is approximately equal to the thickness of the coating formed at a suitable time.

Рассмотрим снова фиг.2. Было определено, что толстое покрытие может быть сформировано при повышении содержания в электроде Со, который обладает низкой способностью образовывать карбид. В частности, когда содержание Со в электроде превышает 20 об.%, толщина сформированного покрытия начинает увеличиваться, а когда содержание превышает 40 об.%, толщина стабилизируется, что позволяет легко сформировать толстую пленку. При увеличении количества материалов, остающихся в покрытии в состоянии металла, возможно сформировать покрытие, содержащее компонент металла, который не преобразовался в карбид, что позволяет легко и стабильно формировать толстую пленку. Кобальт (Со), как считается, играет роль связующего в покрытии.Consider again figure 2. It was determined that a thick coating can be formed by increasing the content in the electrode Co, which has a low ability to form carbide. In particular, when the Co content in the electrode exceeds 20 vol.%, The thickness of the formed coating begins to increase, and when the content exceeds 40 vol.%, The thickness stabilizes, which makes it easy to form a thick film. With an increase in the amount of materials remaining in the coating in a metal state, it is possible to form a coating containing a metal component that has not been converted to carbide, which makes it easy and stable to form a thick film. Cobalt (Co) is believed to play the role of a binder in the coating.

Следует отметить, что объемные проценты в этом контексте означают соотношение величин, полученных путем деления веса смешанных порошков на плотность соответствующих материалов, и обозначают соотношение объемов занимаемых материалом в объеме материалов из всех порошков.It should be noted that volume percentages in this context mean the ratio of the values obtained by dividing the weight of the mixed powders by the density of the corresponding materials, and denote the ratio of the volumes occupied by the material in the volume of materials from all powders.

Например, в случае объемного процента порошка Со, "объемный процент порошка Со = объем порошка Со/(объем порошка Cr₃С₂ + объем порошка Со)×100''.For example, in the case of a volume percent of Co powder, "volume percent of Co powder = volume of Co powder / (volume of Cr ₃ C ₂ powder + volume of Co powder) × 100 ''.

Объем порошка не является видимым объемом (объемом порошка), но представляет собой объем, занимаемый материалом порошка. Например, "объем порошка Со = вес порошка Со/плотность порошка Со".The volume of powder is not the apparent volume (volume of powder), but is the volume occupied by the powder material. For example, "Co powder volume = Co powder weight / Co powder density."

Предпочтительно, чтобы соотношение содержащегося в электроде материала, который с меньшей вероятностью формирует карбид, было равно или больше, чем 40 об.%. Как показано на фиг.2, когда пиковая величина тока ie установлена равной 10А, длительность электрического разряда (ширина импульса электрического разряда) te устанавливают равной 64 мкс, и время запаздывания устанавливают равным 128 мкс. При этом возможно формирование покрытия толщиной приблизительно 10 мкм, даже если соотношение материала, который с меньшей вероятностью формирует карбид, равно или ниже, чем 40 об.%. Однако для формирования плотной толстой пленки необходимо правильно установить характеристики импульса. Например, хотя можно нарастить плотный материал, даже если соотношение содержащегося в электроде материала, который с меньшей вероятностью формирует карбид, составляет приблизительно 30 об.%, диапазон условий является чрезвычайно узким.Preferably, the ratio of the material contained in the electrode, which is less likely to form carbide, is equal to or greater than 40 vol.%. As shown in FIG. 2, when the peak current value ie is set to 10A, the duration of the electric discharge (pulse width of the electric discharge) te is set to 64 μs, and the delay time is set to 128 μs. In this case, it is possible to form a coating with a thickness of approximately 10 μm, even if the ratio of the material that is less likely to form carbide is equal to or lower than 40 vol.%. However, for the formation of a dense thick film, it is necessary to correctly establish the characteristics of the pulse. For example, although it is possible to build up a dense material, even if the ratio of the material contained in the electrode, which is less likely to form carbide, is approximately 30 vol.%, The range of conditions is extremely narrow.

Например, когда в электроде содержится чрезмерно большое количество материала, который формирует карбид, или когда электрические характеристики являются не соответствующими, или когда электрод является не качественным, хотя формируется наращенный материал, его можно легко удалить, или металлический блеск не будет получен даже при полировке пленки. Однако во втором варианте выполнения обработку (обработку поверхности электрическим разрядом) выполняют в рабочих условиях (при параметрах импульса электрического разряда), наиболее подходящих для диаметра зерна порошка, из которого сформирован электрод. Это позволяет наращивать плотный материал, поскольку металл в сформированном покрытии функционирует как связующее и формирует покрытие, имеющее достаточную прочность.For example, when the electrode contains an excessively large amount of material that forms carbide, or when the electrical characteristics are not appropriate, or when the electrode is not high-quality, although the build-up material is formed, it can be easily removed, or a metallic luster will not be obtained even when polishing the film . However, in the second embodiment, the processing (surface treatment by electric discharge) is performed under operating conditions (with pulse parameters of the electric discharge), most suitable for the grain diameter of the powder from which the electrode is formed. This allows you to build up a dense material, since the metal in the formed coating functions as a binder and forms a coating having sufficient strength.

На фиг.5 показана фотография сформированного покрытия при содержании Со в электроде 70 об.%. На фотографии показана сформированная толстая пленка толщиной приблизительно 2 мм. Такое покрытие сформировано при времени обработки 15 мин в условиях, описанных выше. Однако возможно формирование более толстого покрытия путем увеличения времени обработки.Figure 5 shows a photograph of the formed coating with the Co content in the electrode of 70 vol.%. The photograph shows a formed thick film approximately 2 mm thick. Such a coating is formed at a processing time of 15 minutes under the conditions described above. However, it is possible to form a thicker coating by increasing the processing time.

Таким образом, при использовании электрода, содержащего 40 об.% или больше материала, который с меньшей вероятностью формирует карбид, такого как Со, и обработке (обработке поверхности электрическим разрядом) при рабочих условиях (параметрах электрического импульсного разряда), наиболее подходящих для диаметра зерна порошка, из которого сформирован электрод на поверхности заготовки путем обработки поверхности электрическим разрядом, можно сформировать покрытие, которое является стабильно плотным и толстым.Thus, when using an electrode containing 40 vol.% Or more material that is less likely to form a carbide, such as Co, and processing (surface treatment by electric discharge) under operating conditions (parameters of an electric pulse discharge), most suitable for the grain diameter of the powder from which the electrode is formed on the surface of the workpiece by surface treatment by electric discharge, it is possible to form a coating that is stably dense and thick.

Третий вариант выполненияThird Embodiment

Далее со ссылкой на чертежи будет описан третий вариант выполнения настоящего изобретения. На фиг.6 показана схема, иллюстрирующая способ изготовления электрода в соответствии с третьим вариантом выполнения.Next, with reference to the drawings, a third embodiment of the present invention will be described. 6 is a diagram illustrating a method for manufacturing an electrode according to a third embodiment.

Порошком 11 Со с диаметром зерна приблизительно 1 мкм заполняют пространство, ограниченное верхним пуансоном 12 формы, нижним пуансоном 13 формы и матрицей 14 формы. Порошок 11 Со прессуют в пресс-форме с помощью верхнего пуансона 12 и нижнего пуансона 13 для получения неспеченной прессовки заданной формы. При обработке поверхности электрическим разрядом эту неспеченную прессовку используют в качестве электрода.Powder 11 Co with a grain diameter of about 1 μm fills the space bounded by the upper mold punch 12, the mold lower punch 13 and the mold matrix 14. Powder 11 Co is pressed in the mold using the upper punch 12 and the lower punch 13 to obtain a green mold of a given shape. When treating the surface by electric discharge, this green furnace is used as an electrode.

Заданное значение давления пресса прикладывают к порошку для его уплотнения и преобразования в неспеченную прессовку. Однако неспеченную прессовку нельзя использовать в качестве электрода в этом виде, поскольку она имеет высокое электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление электрода можно приблизительно оценить, например, как показано на фиг.7А, зажимая электрод 21 между металлическими пластинами 22 и с подключением выводов 24 тестера 23 к металлическим пластинам 22.A predetermined pressure value of the press is applied to the powder for compaction and conversion into a green furnace. However, the green furnace cannot be used as an electrode in this form, since it has a high electrical resistance. The electrical resistance of the electrode can be approximately estimated, for example, as shown in FIG. 7A by clamping the electrode 21 between the metal plates 22 and connecting the terminals 24 of the tester 23 to the metal plates 22.

В качестве альтернативы, как показано на фиг.7В, электрическое сопротивление можно оценить более простым способом - путем подключения выводов 34 тестера 33 к обоим торцам электрода 31.Alternatively, as shown in FIG. 7B, the electrical resistance can be estimated in a simpler way — by connecting the terminals 34 of the tester 33 to both ends of the electrode 31.

В третьем варианте выполнения Со, используемый в качестве материала электрода, имеет точку плавления, превышающую 1000°С. Однако проведенные исследования показали, что часть материала (Со) плавилась даже при температуре приблизительно 200°С, что позволило снизить электрическое сопротивление электрода.In a third embodiment, Co, used as an electrode material, has a melting point in excess of 1000 ° C. However, the studies showed that part of the material (Co) melted even at a temperature of approximately 200 ° C, which allowed to reduce the electrical resistance of the electrode.

Когда порошок Со с диаметром зерна приблизительно 1 мкм, показанный на фиг.6, формовали с получением неспеченной прессовки, имеющей диаметр приблизительно 18 мм и длину приблизительно 30 мм, электрическое сопротивление, измеренное способом, показанным на фиг.7А, составило от нескольких Ом до нескольких десятков Ом в точке, где порошок был сформован прессованием в пресс-форме. На фиг.8 представлена взаимозависимость между электрическим сопротивлением и температурой нагрева, когда неспеченную прессовку нагревали в течение заданного времени в вакуумной печи и затем выдерживали при заданной температуре в течение периода времени от одного до двух часов.When Co powder with a grain diameter of about 1 μm shown in FIG. 6 was molded to produce a green compact having a diameter of about 18 mm and a length of about 30 mm, the electrical resistance measured by the method shown in FIG. 7A was from a few ohms to several tens of ohms at the point where the powder was molded by compression molding. Fig. 8 shows the relationship between electrical resistance and heating temperature when the green furnace was heated for a predetermined time in a vacuum oven and then held at a predetermined temperature for a period of one to two hours.

Когда температура нагрева неспеченной прессовки была низкой (100°С или меньше), электрическое сопротивление неспеченной прессовки снижалось слабо. Однако когда неспеченную прессовку нагревали до температуры приблизительно 200°С, как показано на фиг.8, электрическое сопротивление неспеченной прессовки падало практически до 0 Ом. Для неспеченной прессовки, сформованной из материала, описанного выше, температура от приблизительно 200 до 250°С была оптимальной. Когда температура нагрева превышала 300°С, было трудно сформировать толстое покрытие, поскольку электрод становится слишком твердым, и поэтому количество материала электрода, передаваемого между полюсами под действием электрического разряда, уменьшалось.When the heating temperature of the green furnace was low (100 ° C. or less), the electrical resistance of the green furnace was reduced slightly. However, when the green furnace was heated to a temperature of approximately 200 ° C., as shown in FIG. 8, the electrical resistance of the green furnace was reduced to almost 0 Ohms. For a green compact formed from the material described above, a temperature of from about 200 to 250 ° C. was optimal. When the heating temperature exceeded 300 ° C., it was difficult to form a thick coating because the electrode became too hard, and therefore, the amount of electrode material transferred between the poles by electric discharge was reduced.

На фиг.9 представлено состояние, в котором обработку поверхности электрическим разрядом выполняют с использованием устройства, в котором применяется электрод, изготовленный в соответствии с процессом, описанным выше. В состоянии, показанном на фиг.9, происходит импульсный электрический разряд. Фотография покрытия, полученного при обработке поверхности электрическим разрядом, показана на фиг.10. Как показано на фиг.10, сформировалось толстое покрытие толщиной приблизительно 1 мм.Figure 9 shows a state in which surface treatment by electric discharge is performed using a device in which an electrode manufactured in accordance with the process described above is used. In the state shown in FIG. 9, a pulsed electrical discharge occurs. A photograph of a coating obtained by surface treatment by electrical discharge is shown in FIG. 10. As shown in FIG. 10, a thick coating with a thickness of about 1 mm was formed.

Устройство обработки поверхности электрическим разрядом, показанное на фиг.9, включает электрод 41 для обработки поверхности электрическим разрядом (ниже называется просто электрод 41), рабочую жидкость 43 и источник 45 питания. Электрод 41 представляет собой электрод, описанный выше, и изготовлен в виде неспеченной прессовки, полученной в результате формования прессованием в пресс-форме и нагрева порошка 11 Со, имеющего диаметр зерна приблизительно 1 мкм. С помощью источника 45 питания между электродом 41 и заготовкой 42 создают напряжение для генерирования импульсного электрического разряда (колонны дуги) 44. Сервомеханизм, предназначенный для управления расстоянием между полюсами (то есть интервалом между электродом 41 и заготовкой 42), бак резервуара, предназначенный для содержания рабочей жидкости 43, и т.п. не показаны на фиг.9, поскольку эти компоненты не относятся непосредственно к настоящему изобретению.The electric discharge surface treatment device shown in FIG. 9 includes an electric discharge surface treatment electrode 41 (hereinafter referred to simply as an electrode 41), a working fluid 43, and a power source 45. The electrode 41 is the electrode described above and is made in the form of a green compact obtained by compression molding in a mold and heating a Co powder having a grain diameter of about 1 μm. Using a power source 45 between the electrode 41 and the workpiece 42, a voltage is generated to generate a pulsed electric discharge (arc column) 44. A servo mechanism designed to control the distance between the poles (that is, the interval between the electrode 41 and the workpiece 42), a tank tank designed to contain working fluid 43, etc. not shown in FIG. 9, since these components are not directly related to the present invention.

Для формирования покрытия на поверхности заготовки с использованием устройства обработки поверхности электрическим разрядом электрод 41 и заготовку 42 располагают противоположно друг другу в рабочей жидкости 43. В рабочей жидкости 43 между электродом 41 и заготовкой 42 генерируют импульсный электрический разряд с использованием источника 45 питания. В частности, напряжение прикладывают между электродом 41 и заготовкой 42. Как показано на фиг.9, колонна 44 дуги электрического разряда образуется между электродом 41 и заготовкой 42.To form a coating on the surface of the workpiece using a surface-treated electric discharge device, the electrode 41 and the workpiece 42 are placed opposite to each other in the working fluid 43. In the working fluid 43 between the electrode 41 and the workpiece 42, a pulsed electrical discharge is generated using the power source 45. In particular, a voltage is applied between the electrode 41 and the workpiece 42. As shown in FIG. 9, an electric discharge arc column 44 is formed between the electrode 41 and the workpiece 42.

Покрытие формируется на поверхности заготовки под действием энергии электрического разряда между электродом 41 и заготовкой 42. В качестве альтернативы, на поверхности заготовки формируется покрытие из вещества, которое образуется в результате реакции материала электрода под действием энергии электрического разряда. Электрод 41 имеет отрицательную полярность, а заготовка 42 имеет положительную полярность. Электрический ток I во время электрического разряда протекает в направлении от электрода 41 к источнику 45 питания.A coating is formed on the surface of the workpiece under the influence of electric discharge energy between the electrode 41 and the workpiece 42. Alternatively, a coating of a substance is formed on the surface of the workpiece, which is formed as a result of the reaction of the electrode material under the action of electric discharge energy. The electrode 41 has a negative polarity, and the workpiece 42 has a positive polarity. The electric current I during the electric discharge flows in the direction from the electrode 41 to the power source 45.

В качестве параметров импульсного электрического разряда при обработке поверхности электрическим разрядом пиковое значение тока устанавливают равным 10 А, длительность электрического разряда (длительность импульса электрического разряда) устанавливают равной 8 мкс, и время запаздывания устанавливают равным 16 мкс. В третьем варианте выполнения формируют покрытие, имеющее толщину приблизительно 1 мм, при обработке в течение пяти минут.As parameters of a pulsed electric discharge during surface treatment by electric discharge, the peak current value is set to 10 A, the duration of the electric discharge (pulse duration of the electric discharge) is set to 8 μs, and the delay time is set to 16 μs. In a third embodiment, a coating is formed having a thickness of approximately 1 mm when processed for five minutes.

В описанном выше первом варианте выполнения из-за использования электрода из смеси порошка 1 Cr и порошка Со с диаметром зерна приблизительно от 6 до 10 мкм формируемая толстая пленка получается деформированной и неоднородной. В первом варианте выполнения плотное покрытие формируют с использованием импульса электрического разряда с длительностью импульса от 50 до 500 мкс. Однако для уменьшения длительности импульса можно сформировать плотное покрытие путем уменьшения диаметра зерна порошка.In the first embodiment described above, due to the use of an electrode from a mixture of 1 Cr powder and Co powder with a grain diameter of about 6 to 10 μm, the formed thick film is deformed and inhomogeneous. In the first embodiment, a dense coating is formed using an electrical discharge pulse with a pulse duration of from 50 to 500 μs. However, to reduce the pulse duration, a dense coating can be formed by reducing the grain diameter of the powder.

Это происходит из-за того, что при уменьшенном диаметре зерна порошка материала электрода, из которого он сформирован, можно в достаточной степени расплавить порошок материала электрода даже в таких условиях, когда длительность импульса невелика и энергия мала, и сформировать покрытие путем наложения кратеров при небольшом электрическом разряде. Таким образом, можно сформировать плотное покрытие.This is due to the fact that with a reduced grain diameter of the powder of the electrode material from which it is formed, it is possible to sufficiently melt the powder of the electrode material even under such conditions when the pulse duration is short and the energy is small, and the coating can be formed by applying craters with a small electrical discharge. Thus, a dense coating can be formed.

В третьем варианте выполнения, когда диаметр зерна порошка Со составляет приблизительно 1 мкм, плотное покрытие было успешно сформировано при использовании длительности импульса 50 мкс или меньше. Когда длительность импульса превышает 50 мкс, покрытие получается пористым, поскольку электрод существенно разрушается под действием электрического разряда.In the third embodiment, when the grain diameter of the Co powder is approximately 1 μm, a dense coating was successfully formed using a pulse duration of 50 μs or less. When the pulse duration exceeds 50 μs, the coating is porous, since the electrode is substantially destroyed by the action of an electric discharge.

Когда диаметр зерна был малым, и электрод был твердым, твердость электрода измеряли с использованием твердости по Роквеллу или подобной методики. Когда диаметр зерна был большим, и электрод был мягким, твердость электрода измеряли с использованием теста твердости пленочного покрытия со склерометрической пробой карандашом, как описано в Японском промышленном стандарте (JIS) К 5600-5-4. Хотя этот стандарт прежде всего используют для оценки пленочного покрытия, было определено, что этот стандарт также пригоден для оценки материала с малой твердостью. Результаты этого теста твердости со склерометрической пробой карандашом пленочного покрытия и других способов оценки твердости можно преобразовывать друг в друга. Поэтому другие методики также можно использовать в качестве индикаторов.When the grain diameter was small and the electrode was solid, the hardness of the electrode was measured using Rockwell hardness or a similar technique. When the grain diameter was large and the electrode was soft, the hardness of the electrode was measured using a film coating hardness test with a sclerometric probe in pencil, as described in Japanese Industrial Standard (JIS) K 5600-5-4. Although this standard is primarily used for evaluating film coatings, it has been determined that this standard is also suitable for evaluating low hardness materials. The results of this hardness test with a sclerometric test using a pencil coating film and other methods for assessing hardness can be converted into each other. Therefore, other techniques can also be used as indicators.

Когда диаметр зерна составляет приблизительно 5-6 мкм и твердость электрода составляет приблизительно от 4 до 7 В, получают наилучшее состояние покрытия, и может быть сформировано плотное толстое покрытие. Однако даже если твердость несколько выходит из этого диапазона, все еще можно сформировать толстое покрытие. Когда твердость повышается, можно формировать толстое покрытие до тех пор, пока электрод не становится твердым до уровня В. При снижении твердости можно формировать толстую пленку до тех пор, пока электрод не становится мягким до уровня 8В.When the grain diameter is about 5-6 μm and the hardness of the electrode is about 4 to 7 V, the best coating condition is obtained, and a dense thick coating can be formed. However, even if the hardness is somewhat out of this range, a thick coating can still be formed. When the hardness rises, a thick coating can be formed until the electrode becomes hard to level B. When the hardness decreases, a thick film can be formed until the electrode becomes soft to level 8B.

Однако скорость формирования покрытия проявляет тенденцию к падению по мере того, как твердость электрода увеличивается. Когда твердость составляет приблизительно В, относительно трудно сформировать толстую пленку. Когда твердость электрода дополнительно увеличивается, толстую пленку сформировать невозможно. Если твердость электрода еще больше увеличивается, происходит удаление слоя заготовки, что нежелательно.However, the rate of coating formation tends to decrease as the hardness of the electrode increases. When the hardness is approximately B, it is relatively difficult to form a thick film. When the hardness of the electrode is further increased, it is not possible to form a thick film. If the hardness of the electrode is further increased, the workpiece layer is removed, which is undesirable.

Когда твердость электрода уменьшается, можно сформировать толстую пленку, пока электрод не станет мягким до уровня 8 В. Однако анализ строения сформированной толстой пленки показал, что в толстой пленке постепенно увеличиваются отверстия. Когда электрод становится мягче, чем приблизительно 9 В, составляющие электрода оседают на заготовке, без достаточного плавления. Следует отметить, что соотношение между твердостью электрода и состоянием покрытия также несколько изменяется в зависимости от параметров импульса электрического разряда. Когда используют соответствующие параметры импульсного электрического разряда, также возможно расширение диапазона твердости электрода для формирования относительно удовлетворительного покрытия.When the hardness of the electrode decreases, a thick film can be formed until the electrode becomes soft to a level of 8 V. However, analysis of the structure of the formed thick film showed that the holes in the thick film gradually increase. When the electrode becomes softer than about 9 V, the components of the electrode settle on the workpiece, without sufficient melting. It should be noted that the ratio between the hardness of the electrode and the state of the coating also varies somewhat depending on the parameters of the electric discharge pulse. When appropriate pulsed electric discharge parameters are used, it is also possible to expand the hardness range of the electrode to form a relatively satisfactory coating.

В описанном выше третьем варианте выполнения из-за использования порошка с диаметром зерна приблизительно 5 мкм твердость описанного выше электрода имела оптимальное значение. Однако на это оптимальное значение существенно влияет диаметр зерна порошка, из которого сформирован электрод. Причина этого описана ниже.In the third embodiment described above, due to the use of a powder with a grain diameter of approximately 5 μm, the hardness of the electrode described above was optimal. However, this optimum value is significantly affected by the diameter of the grain of the powder from which the electrode is formed. The reason for this is described below.

Прочность соединения зерен порошка, из которого сформирован электрод, определяет, будет ли происходить выброс материала электрода из электрода под действием электрического разряда. Когда прочность связей слишком высока, затрудняется выброс порошка под действием энергии электрического разряда. С другой стороны, когда прочность связей мала, легко происходит выброс порошка под действием энергии электрического разряда.The bond strength of the grains of the powder from which the electrode is formed determines whether the electrode material will be ejected from the electrode under the influence of an electric discharge. When the bond strength is too high, it is difficult to discharge the powder under the influence of electric discharge energy. On the other hand, when the bond strength is low, the powder is easily ejected under the action of electric discharge energy.

Когда диаметр зерен порошка, из которого сформирован электрод, велик, количество точек, в которых зерна порошка соединяются в электроде, уменьшается, что снижает прочность электрода. С другой стороны, когда диаметр зерен порошка, из которого сформирован электрод, мал, количество точек, в которых порошок соединяется в электроде, увеличивается, что повышает прочность электрода.When the diameter of the powder grains from which the electrode is formed is large, the number of points at which the powder grains are connected in the electrode decreases, which reduces the strength of the electrode. On the other hand, when the diameter of the grains of the powder from which the electrode is formed is small, the number of points at which the powder is connected in the electrode increases, which increases the strength of the electrode.

Как описано выше, в третьем варианте выполнения можно наращивать плотный материал и формировать покрытие, имеющее достаточную прочность, выполняя обработку при рабочих условиях, наиболее подходящих для диаметра зерна порошка, из которого сформирован электрод, и твердости электрода.As described above, in the third embodiment, it is possible to build up a dense material and form a coating having sufficient strength, performing processing under operating conditions most suitable for the grain diameter of the powder from which the electrode is formed and the hardness of the electrode.

Когда порошок Со, который представляет собой материал с низкой способностью образования карбида, используют в качестве материала электрода, можно сформировать толстое покрытие путем выбора следующих параметров: длительность импульса электрического разряда составляет 50 мкс или меньше, а пиковая величина тока составляет приблизительно 10 А. Кроме того, было экспериментально определено, что можно сформировать толстое покрытие (только из Мо) с использованием электрода, содержащего молибден (Мо) с диаметром зерна 0,7 мкм.When Co powder, which is a low carbide forming material, is used as the electrode material, a thick coating can be formed by selecting the following parameters: the duration of the electric discharge pulse is 50 μs or less, and the peak current value is approximately 10 A. In addition , it was experimentally determined that it is possible to form a thick coating (only from Mo) using an electrode containing molybdenum (Mo) with a grain diameter of 0.7 μm.

Поскольку Мо представляет собой материал, легко формирующий карбид, для формирования плотного покрытия оказалось эффективным использовать относительно большую длительность импульса электрического разряда от 60 до 70 мкс и в условиях подачи материала электрода на заготовку, который не полностью плавился, под действием импульса электрического разряда. В случае применения материала, легко формирующего карбид, такого, как Мо, при подаче материала на заготовку в состоянии, в котором материал полностью плавился под действием импульса электрического разряда, материал, подаваемый на заготовку, карбонизировался с образованием карбида молибдена, что затрудняло формирование толстой пленки. Однако можно сформировать плотное покрытие путем регулирования длительности импульса электрического разряда и подачи на заготовку материала, который не полностью плавится под действием импульса электрического разряда.Since Mo is a material that easily forms carbide, it was effective to use a relatively large pulse duration of an electric discharge from 60 to 70 μs to form a dense coating even under conditions of feeding the electrode material to a workpiece that did not completely melt under the influence of an electric discharge pulse. In the case of the use of a material that easily forms carbide, such as Mo, when the material is supplied to the workpiece in a state in which the material completely melts under the influence of an electric discharge pulse, the material supplied to the workpiece is carbonized with the formation of molybdenum carbide, which made it difficult to form a thick film . However, it is possible to form a dense coating by adjusting the duration of an electric discharge pulse and supplying to the workpiece a material that does not completely melt under the influence of an electric discharge pulse.

Четвертый вариант выполненияFourth Embodiment

На фиг.11 показана схема, иллюстрирующая способ изготовления электрода, в соответствии с четвертым вариантом выполнения. Порошком 51 сплава Со с диаметром зерна приблизительно 1 мкм заполнили пространство, ограниченное верхним пуансоном 52 формы, нижним пуансоном 53 формы и матрицей 54 формы. Порошок 51 сплава Со формовали прессованием с использованием верхнего пуансона 52 и нижнего пуансона 53 для получения неспеченной прессовки заданного размера. При обработке поверхности электрическим разрядом такую неспеченную прессовку использовали в качестве электрода.11 is a diagram illustrating a method for manufacturing an electrode in accordance with a fourth embodiment. Powder 51 of a Co alloy with a grain diameter of about 1 μm filled a space defined by an upper mold punch 52, a lower mold punch 53, and a mold matrix 54. Co alloy powder 51 was molded by compression using an upper punch 52 and a lower punch 53 to produce a green sintered compact of a predetermined size. When treating the surface by electric discharge, such an unsintered compact was used as an electrode.

Следует отметить, что в четвертом варианте выполнения в качестве порошка 51 сплава Со использовали сплав на основе Со, содержащий хром (Cr), никель (Ni), вольфрам (W) и т.п. (Cr: 20 мас.%, Ni: 10 мас.%, W: 15 мас.%, Со: остальное). Средний диаметр зерен порошка сплава составлял приблизительно 1 мкм.It should be noted that in the fourth embodiment, a Co-based alloy containing chromium (Cr), nickel (Ni), tungsten (W), etc. was used as a powder 51 of Co alloy. (Cr: 20 wt.%, Ni: 10 wt.%, W: 15 wt.%, Co: the rest). The average grain diameter of the alloy powder was approximately 1 μm.

Однако такую неспеченную прессовку нельзя было использовать в качестве электрода непосредственно в этом виде, поскольку она имеет высокое электрическое сопротивление.However, such an unsintered compact could not be used as an electrode directly in this form, since it has a high electrical resistance.

Кроме того, порошок 51 из сплава Со трудно уплотнять путем прессования, поскольку порошок 51 сплава Со представляет собой твердый сплав. Поэтому необходимо добавлять восковую массу, например парафин, в порошок 51 сплава Со для улучшения формуемости. Однако электропроводность при обработке поверхности электрическим разрядом падает при повышении остаточного количества воска в электроде. Поэтому предпочтительно удалять воск при последующей обработке.In addition, the Co alloy powder 51 is difficult to compact by pressing, since the Co alloy powder 51 is a hard alloy. Therefore, it is necessary to add a wax mass, for example paraffin, to the Co alloy powder 51 to improve formability. However, the electrical conductivity during surface treatment by electric discharge decreases with increasing residual wax in the electrode. Therefore, it is preferable to remove wax during subsequent processing.

Для удаления воска и снижения электрического сопротивления электрода неспеченную прессовку помещают в вакуумную печь. После повышения температуры в течение заданного времени неспеченную прессовку выдерживают при заданной температуре в течение одного или двух часов.To remove wax and reduce the electrical resistance of the electrode, the green furnace is placed in a vacuum oven. After the temperature rises for a predetermined time, the green furnace is held at the predetermined temperature for one or two hours.

Когда формовали электрод с использованием порошка Со, имеющего диаметр зерна 1 мкм, как описано в третьем варианте выполнения, оптимальная температура нагрева составляла от 200 до 250°С. С другой стороны, когда электрод формовали с использованием порошка 51 из сплава Со, оптимальная температура нагрева, при которой электрическое сопротивление падало, достигала от 800 до 900°С. Однако если электрод нагревали до температуры 800°С в течение определенного времени, воск карбонизировался и оставался в электроде в виде загрязнителей. Поэтому необходимо сразу удалять воск при низкой температуре.When the electrode was molded using Co powder having a grain diameter of 1 μm, as described in the third embodiment, the optimum heating temperature was from 200 to 250 ° C. On the other hand, when the electrode was molded using Co alloy powder 51, the optimum heating temperature at which the electrical resistance fell fell from 800 to 900 ° C. However, if the electrode was heated to a temperature of 800 ° C for a certain time, the wax carbonized and remained in the electrode as contaminants. Therefore, wax must be removed immediately at low temperature.

Когда температура нагрева составляла от 200 до 300°С, электрод в соответствии с третьим вариантом выполнения находился в состоянии крупных частиц, что не позволяло формировать покрытие. Когда температура нагрева составляла 1000°С, твердость электрода повышалась, что также не позволяло формировать покрытие.When the heating temperature was from 200 to 300 ° C, the electrode in accordance with the third embodiment was in a state of large particles, which did not allow the formation of a coating. When the heating temperature was 1000 ° C, the hardness of the electrode increased, which also did not allow the formation of a coating.

Затем определялись условия, которые позволяли сформировать плотное покрытие, со средним диаметром зерна порошка 51 из сплава Со в качестве параметра. Пиковое значение тока устанавливали равным 10 А, а длительность импульса изменяли различным образом. Электроды, используемые при выполнении обработки поверхности электрическим разрядом, формовали до "соответствующей твердости", что означает, что электроды имели состояние, которое позволяло формировать плотное покрытие.Then, conditions were determined that made it possible to form a dense coating, with an average grain diameter of the powder of 51 alloy Co as a parameter. The peak current value was set equal to 10 A, and the pulse duration was varied in various ways. The electrodes used to perform surface treatment by electric discharge were molded to “appropriate hardness”, which means that the electrodes had a state that allowed them to form a dense coating.

Плотное толстое покрытие трудно сформировать, если твердость электрода не будет соответствующей. Когда твердость электрода слишком высока, нельзя сформировать толстое покрытие. Когда твердость электрода слишком мала, можно сформировать наращенное покрытие пористое и неплотное.A dense thick coating is difficult to form if the hardness of the electrode is not appropriate. When the hardness of the electrode is too high, a thick coating cannot be formed. When the hardness of the electrode is too low, an expanded porous and loose coating can be formed.

Условия, которые позволяли сформировать плотное покрытие, со средним диаметром зерна порошка 51 сплава Со в качестве параметра представлены на фиг.12. Существуют участки, на которых диапазон, в котором формировалось плотное покрытие, и диапазон, в котором не формировалось плотное покрытие (например, образовалось пористое покрытие), перекрываются. Это происходит из-за того, что диапазоны флуктуируют в некоторой степени в зависимости от твердости электрода или т.п.The conditions that made it possible to form a dense coating with an average grain diameter of the Co alloy powder 51 as a parameter are shown in FIG. 12. There are areas in which the range in which a dense coating was formed and the range in which a dense coating was not formed (for example, a porous coating formed) overlap. This is due to the fact that the ranges fluctuate to some extent depending on the hardness of the electrode or the like.

Оптимальная твердость электрода изменяется в зависимости от диаметра зерна порошка материала электрода. Например, при использовании твердого электрода, изготовленного из материала со средним диаметром зерна от 2 до 6 мкм, можно сформировать плотное покрытие даже при длительности импульса приблизительно 10 мкс. С другой стороны, когда твердость электрода довольно мала, покрытие получается пористым даже при длительности импульса приблизительно 40 мкс. Поэтому сравнение, показанное на фиг.12, было выполнено при значениях твердости, при которых плотное покрытие можно было сформировать для каждого значения диаметра зерна.The optimum hardness of the electrode varies depending on the grain diameter of the powder of the electrode material. For example, when using a solid electrode made of a material with an average grain diameter of 2 to 6 μm, a dense coating can be formed even with a pulse duration of approximately 10 μs. On the other hand, when the hardness of the electrode is quite small, the coating is porous even with a pulse duration of approximately 40 μs. Therefore, the comparison shown in FIG. 12 was performed at hardness values at which a dense coating could be formed for each grain diameter value.

Параметры длительности импульса, которые позволяют получить плотное покрытие, различаются в зависимости от параметра твердости электрода или подобного. Однако существуют параметры, которые позволяют формировать плотное толстое покрытие в диапазонах, показанных на фиг.12.The pulse duration parameters that make it possible to obtain a dense coating vary depending on the hardness parameter of the electrode or the like. However, there are parameters that make it possible to form a dense thick coating in the ranges shown in FIG.

В четвертом варианте выполнения использовали материал, полученный путем измельчения сплава с содержанием Cr: 20 мас.%, Ni: 10 мас.%, W: 15 мас.%, Со: остальное. Однако предназначенный для измельчения сплав может представлять собой сплав с другим составом. Например, можно использовать сплав с пропорциями: Cr: 25 мас.%, Ni: 10 мас.%, W: 7 мас.%, Со: остальное. Также можно использовать сплавы со следующими соотношениями: молибден (Мо): 28 мас.%, хром (Cr): 17 мас.%, кремний (Si): 3 мас.%, кобальт (Со): остальное; хром (Cr): 15 мас.%, железо (Fe): 8 мас.%, никель (Ni): остальное; хром (Cr): 21 мас.%, молибден (Мо): 9 мас.%, тантал (Та): 4 мас.%, никель (Ni): остальное и хром (Cr): 19 мас.%, никель (Ni): 53 мас.%, молибден (Мо): 3 мас.%, кадмий (Cd) + тантал (Та): 5 мас.%, титан (Ti): 0,8 мас.%, алюминий (Al): 0,6 мас.%, железо (Fe): остальное. Однако при изменении состава сплава изменяются такие характеристики, как твердость материала. При этом возникают небольшие различия в формуемости электрода и состоянии покрытия.In a fourth embodiment, material obtained by grinding the alloy with a Cr content of: 20 wt.%, Ni: 10 wt.%, W: 15 wt.%, Co: the rest was used. However, the alloy intended for grinding may be an alloy with a different composition. For example, you can use an alloy with the proportions: Cr: 25 wt.%, Ni: 10 wt.%, W: 7 wt.%, Co: the rest. You can also use alloys with the following ratios: molybdenum (Mo): 28 wt.%, Chromium (Cr): 17 wt.%, Silicon (Si): 3 wt.%, Cobalt (Co): the rest; chromium (Cr): 15 wt.%, iron (Fe): 8 wt.%, nickel (Ni): the rest; chromium (Cr): 21 wt.%, molybdenum (Mo): 9 wt.%, tantalum (Ta): 4 wt.%, nickel (Ni): the rest and chromium (Cr): 19 wt.%, nickel (Ni) ): 53 wt.%, Molybdenum (Mo): 3 wt.%, Cadmium (Cd) + tantalum (Ta): 5 wt.%, Titanium (Ti): 0.8 wt.%, Aluminum (Al): 0 6 wt.%, Iron (Fe): the rest. However, when the composition of the alloy changes, characteristics such as the hardness of the material change. In this case, small differences arise in the formability of the electrode and the state of the coating.

В четвертом варианте выполнения порошок 51 сплава Со, содержащий Со в качестве основного составляющего, используют в качестве материала электрода. Это происходит из-за того, что, как описано выше, применение порошка из сплава Со является эффективным для увеличения толщины покрытия. При обработке поверхности электрическим разрядом с использованием электрода, содержащего только материал, легко формирующий карбид, сформированное покрытие получается в виде карбидной керамики. Таким образом, ухудшается теплопроводность, и во время электрического разряда проявляются тенденции удаления покрытия.In a fourth embodiment, Co alloy powder 51 containing Co as a main constituent is used as an electrode material. This is due to the fact that, as described above, the use of Co alloy powder is effective for increasing the thickness of the coating. When treating a surface with an electric discharge using an electrode containing only material that easily forms carbide, the formed coating is obtained in the form of carbide ceramics. Thus, the thermal conductivity is deteriorated, and during the electrical discharge, tendencies of coating removal appear.

Поэтому Со, который представляет собой материал с низкой способностью образования карбида, смешивают в качестве составляющего с материалом электрода. Это предотвращает ухудшение теплопроводности покрытия и позволяет увеличить толщину покрытия. В качестве материалов, обладающих таким же эффектом, как и Со, можно использовать Ni, Fe и т.п.Therefore, Co, which is a material with a low carbide formation ability, is mixed as a component with the electrode material. This prevents the deterioration of the thermal conductivity of the coating and allows to increase the thickness of the coating. As materials having the same effect as Co, Ni, Fe, and the like can be used.

В четвертом варианте выполнения пиковое значение тока устанавливают равным 10 А. Однако можно получить плотное толстое покрытие, по существу, в том же диапазоне, если пиковое значение тока составляет приблизительно 30 А или меньше. Когда пиковое значения тока увеличивают до 30 А или больше, возникают проблемы. Например, электрод под действием электрического разряда сильно разрушается, что нежелательно, или твердость электрода увеличивается, поскольку повышается подача тепла.In the fourth embodiment, the peak current value is set to 10 A. However, a dense thick coating can be obtained in substantially the same range if the peak current value is approximately 30 A or less. When the peak current value is increased to 30 A or more, problems arise. For example, an electrode is severely destroyed by an electric discharge, which is undesirable, or the hardness of the electrode increases as the heat supply increases.

В соответствии с четвертым вариантом выполнения можно наращивать плотный и толстый материал и формировать плотное толстое покрытие, имеющее достаточную прочность, путем обработки поверхности электрическим разрядом в рабочих условиях (параметрах импульсного разряда), наиболее пригодных для диаметра зерен порошка, из которого сформирован электрод, и твердости электрода.According to the fourth embodiment, it is possible to build up a dense and thick material and form a dense thick coating having sufficient strength by treating the surface with an electric discharge under operating conditions (pulsed discharge parameters) that are most suitable for the grain diameter of the powder from which the electrode is formed and hardness electrode.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Как описано выше, способ обработки поверхности электрическим разрядом в соответствии с настоящим изобретением можно использовать в отраслях промышленности, в которых требуется получать плотное и относительно толстое покрытие. В частности, этот способ можно использовать в таких вариантах применения, в которых требуется обеспечить свойства прочности и смазки в условиях высокой температуры.As described above, the electric discharge surface treatment method according to the present invention can be used in industries in which a dense and relatively thick coating is required. In particular, this method can be used in such applications where it is necessary to provide strength and lubrication properties under high temperature conditions.

Claims

1. The method of surface treatment by electric discharge, including the use of a pulsed electric discharge between the electrode and the workpiece to form a coating on the surface of the workpiece from a material constituting the electrode or from a substance resulting from the reaction of the electrode material in a pulsed electric discharge, characterized in that the electrode is formed from metal powder or a mixture of metals, or from an alloy powder with an average grain diameter of 6 to 10 microns and contains metal with a low ability to form Nia carbide, the coating being formed as a result of a pulsed electrical discharge with a current pulse width of 50 to 500 microseconds and a peak current value of 2 to 30 A.

2. The processing method according to claim 1, characterized in that cobalt, or nickel, or iron is used as a metal with a low carbide formation ability.

3. The processing method according to claim 1, characterized in that as the material constituting the electrode, use a metal powder or a mixture of metal powder having one of the following compositions, wt.%: Chromium 20, nickel 10, tungsten 15, cobalt - the rest ; chrome 25, nickel 10, tungsten 7, cobalt - the rest; molybdenum 28, chromium 17, silicon 3, cobalt - the rest; chrome 15, iron 8, nickel - the rest; chromium 21, molybdenum 9, tantalum 4, nickel - the rest; chromium 19, nickel 53, molybdenum 3, cadmium + tantalum 5, titanium 0.8, aluminum 0.6, iron - the rest.

4. A method of surface treatment by electric discharge, including the use of a pulsed electric discharge between the electrode and the workpiece to form a coating on the surface of the workpiece from a material constituting the electrode, or from a substance formed as a result of the reaction of the electrode material in a pulsed electric discharge, characterized in that the electrode is formed from a metal powder or a mixture of metals, or from an alloy powder with an average grain diameter of up to 3 μm and contains 40 vol.% or more of metal with a low Tew carbide formation, wherein the coating is formed as a result of a pulsed electrical discharge with a current pulse width of 70 microseconds and a peak current value of 2 to 30 A.

5. The processing method according to claim 4, characterized in that cobalt, or nickel, or iron is used as a metal with a low carbide formation ability.

6. The processing method according to claim 4, characterized in that as the material constituting the electrode, use a metal powder or a mixture of metal powder having one of the following compositions, wt.%: Chromium 20, nickel 10, tungsten 15, cobalt - the rest ; chrome 25, nickel 10, tungsten 7, cobalt - the rest; molybdenum 28, chromium 17, silicon 3, cobalt - the rest; chrome 15, iron 8, nickel - the rest; chromium 21, molybdenum 9, tantalum 4, nickel - the rest; chromium 19, nickel 53, molybdenum 3, cadmium + tantalum 5, titanium 0.8, aluminum 0.6, iron - the rest.

7. A method of treating a surface with an electric discharge, comprising using a pulsed electric discharge between the electrode and the workpiece to form a coating on the surface of the workpiece from a material constituting the electrode, or from a substance resulting from the reaction of the electrode material in a pulsed electric discharge, characterized in that the electrode is formed from a metal powder or from a mixture of metals, or from an alloy powder with an average grain diameter of up to 1 μm and contains a metal with a low ability to form Ia carbide, the coating being formed as a result of pulsed electric discharge current with a pulse duration of from 8 to 50 microseconds and a peak current value of 2 to 30 A.

8. The processing method according to claim 7, characterized in that cobalt, or nickel, or iron is used as a metal with a low carbide formation ability.

9. The processing method according to claim 7, characterized in that as the material constituting the electrode, use a metal powder or a mixture of metal powder having one of the following compositions, wt.%: Chromium 20, nickel 10, tungsten 15, cobalt - the rest ; chrome 25, nickel 10, tungsten 7, cobalt - the rest; molybdenum 28, chromium 17, silicon 3, cobalt - the rest; chrome 15, iron 8, nickel - the rest; chromium 21, molybdenum 9, tantalum 4, nickel - the rest; chromium 19, nickel 53, molybdenum 3, cadmium + tantalum 5, titanium 0.8, aluminum 0.6, iron - the rest.

10. A method of surface treatment by electric discharge, including the use of a pulsed electric discharge between the electrode and the workpiece to form a coating on the surface of the workpiece from a material constituting the electrode or from a substance resulting from the reaction of the electrode material in a pulsed electric discharge, characterized in that the electrode is formed from metal powder or from a mixture of metals, or from an alloy powder with an average grain diameter of 2 to 6 microns and contains a metal with a low ability to image carbide, and the coating is formed as a result of a pulsed electric discharge with a current pulse duration of 5 to 100 microseconds and a peak current value of 2 to 30 A.

11. The processing method according to claim 10, characterized in that cobalt, or nickel, or iron is used as a metal with a low carbide formation ability.

12. The processing method according to claim 10, characterized in that as the material constituting the electrode, use a metal powder or a mixture of metal powder having one of the following compositions, wt.%: Chromium 20, nickel 10, tungsten 15, cobalt - the rest ; chrome 25, nickel 10, tungsten 7, cobalt - the rest; molybdenum 28, chromium 17, silicon 3, cobalt - the rest; chrome 15, iron 8, nickel - the rest; chromium 21, molybdenum 9, tantalum 4, nickel - the rest; chromium 19, nickel - 53, molybdenum 3, cadmium + tantalum 5, titanium 0.8, aluminum 0.6, iron - the rest.